Провитамины D: формы, синтез и биологическая роль¶

Провитамины D — это стероидные соединения, которые под действием ультрафиолетового облучения превращаются в витамины группы D. К ним относятся эргостерин (провитамин D₂) и 7-дегидрохолестерин (провитамин D₃). Эти вещества не являются витаминами в строгом смысле, поскольку организм человека и животных способен синтезировать их самостоятельно, а биологически активные формы образуются в результате последовательных химических превращений в коже, печени и почках.

¶Химическая природа

Провитамины D принадлежат к классу стеринов — циклических спиртов, в основе которых лежит насыщенная конденсированная система колец. Эргостерин содержится преимущественно в растительных организмах, особенно в дрожжах и грибах, тогда как 7-дегидрохолестерин присутствует в тканях животных и человека. Ключевая особенность обоих соединений — наличие сопряжённой двойной связи в кольце B стероидного ядра, что делает молекулу способной поглощать ультрафиолетовое излучение в диапазоне 280–300 нм.

При облучении происходит разрыв связи между атомами углерода C9 и C10, в результате чего образуется секостероид — предшественник витамина D. Для эргостерина конечным продуктом фотолиза становится эргокальциферол (витамин D₂), для 7-дегидрохолестерина — холекальциферол (витамин D₃).

¶Фотохимический синтез в организме

У человека основным провитамином D является 7-дегидрохолестерин, который синтезируется в коже из холестерина. Под воздействием ультрафиолетового излучения типа B (UVB) он превращается в превитамин D₃, который затем медленно изомеризуется в витамин D₃. Этот процесс зависит от ряда факторов:

• интенсивности и спектра солнечного света;
• угла падения солнечных лучей, определяемого широтой и сезоном;
• площади открытой кожи и её пигментации;
• использования солнцезащитных средств.

При недостатке UVB-облучения синтез витамина D в коже снижается, что может приводить к дефициту даже при полноценном питании.

¶Различия между провитаминами D₂ и D₃

Витамин D₃, образующийся из 7-дегидрохолестерина, считается более эффективным в поддержании концентрации активных метаболитов в крови, чем витамин D₂.

¶Метаболизм и активация

Провитамины сами по себе не обладают биологической активностью. После фотохимического превращения в витамины D они поступают в кровоток и последовательно гидроксилируются:

1. В печени образуется 25-гидроксивитамин D (кальцидиол) — основная транспортная форма, по концентрации которой оценивают статус витамина D.
2. В почках происходит второе гидроксилирование с образованием 1,25-дигидроксивитамина D (кальцитриола) — гормонально активной формы.

Кальцитриол регулирует всасывание кальция и фосфатов в кишечнике, минерализацию костной ткани и ряд других процессов.

¶Роль в природе и промышленности

У растений и грибов эргостерин выполняет структурную функцию в клеточных мембранах, аналогичную холестерину у животных. При облучении ультрафиолетом он превращается в витамин D₂, что используется в промышленном производстве эргокальциферола из дрожжей. 7-дегидрохолестерин получают из ланолина — воска, добываемого из овечьей шерсти, и применяют для синтеза холекальциферола.

¶Значение для здоровья

Обеспеченность провитаминами D и эффективность их фотопревращения определяют эндогенный синтез витамина D. Недостаточная инсоляция, тёмная пигментация кожи, пожилой возраст и использование плотной одежды снижают образование витамина D₃. Хронический дефицит связан с нарушением минерализации костей, рахитом у детей и остеомаляцией у взрослых. Восполнение дефицита достигается за счёт умеренной инсоляции, потребления продуктов, богатых витамином D, и приёма препаратов по назначению врача.

¶История изучения

Связь между солнечным светом и профилактикой рахита была установлена в начале XX века. В 1920-х годах Элмер Макколлум и его коллеги показали, что облучение ультрафиолетом некоторых продуктов придаёт им антирахитическую активность. Позднее Адольф Виндаус выделил и описал структуру эргостерина и 7-дегидрохолестерина, за что в 1928 году получил Нобелевскую премию по химии. В 1930-х годах были установлены химические структуры витаминов D₂ и D₃, что заложило основы их промышленного синтеза.